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CN113731099A - 一种天然气杂质脱除装置及方法 - Google Patents

一种天然气杂质脱除装置及方法 Download PDF

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CN113731099A CN202110964461.0A CN202110964461A CN113731099A CN 113731099 A CN113731099 A CN 113731099A CN 202110964461 A CN202110964461 A CN 202110964461A CN 113731099 A CN113731099 A CN 113731099A
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condensing
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Abstract

本发明公开了一种天然气杂质脱除装置及方法，包括冷凝塔和进气管，进气管靠近冷凝塔一侧依次连接有换热箱、过滤箱和输气管，冷凝塔一侧设有用于连接输气管的进气口；冷凝塔出气端连接有除杂塔，用于对冷凝后的天然气进行再次除杂；除杂塔顶部设有与除杂塔内腔连通且穿过换热箱的排气管，过滤箱靠近换热箱一侧设有滤网，换热箱内设有清扫板，清扫板通过连杆连接清扫杆；本发明根据现有需求进行设计，在进气管和冷凝塔之间设置换热箱、过滤箱和输气管，能对输入的天然气进行换热预冷，增大天然气的流速，且过滤箱内的滤网能对天然气中的大颗粒杂质进行预先过滤，避免后续流动过程中撞击其他部件造成损伤。

Description

一种天然气杂质脱除装置及方法
技术领域
本发明涉及天然气技术领域，具体是一种天然气杂质脱除装置及方法。
背景技术
天然气中的杂质主要有固体、液体和气体等。固体主要是泥沙,岩石颗粒，液体主要是水和油，气体主要是硫化氢和二氧化碳。天然气需要除杂后在进行后续的液化或收集。
现有专利公告号为CN 110284869 B公开的一种天然气开采用杂质分离系统中，通过设置混合室、连通管和除杂室，将两股天然气气体进行混合，之后通过连通管通入至除杂室当中，颗粒杂质会随着凝结呈冰的液态水一同滞留在制冷管上，从而就完成了对天然气的除杂工作。
但上述杂质分离系统在使用时，存在以下问题：1、部分颗粒杂质随气体流动的过程中，不易堆积在制冷管上，严重会对制冷管造成撞击损伤；2、制冷管上堆积杂质后清理不彻底会影响后续的冷凝效果，从而影响天然气的除杂；3、部分杂质冷凝时达不到去除需求，不能达到有效的除杂效果。
针对以上问题，提出一种天然气杂质脱除装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气杂质脱除装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种天然气杂质脱除装置，包括冷凝塔和进气管，所述进气管靠近冷凝塔一侧依次连接有换热箱、过滤箱和输气管，所述冷凝塔一侧设有用于连接输气管的进气口；
所述冷凝塔出气端连接有除杂塔，用于对冷凝后的天然气进行再次除杂；
所述除杂塔顶部设有与除杂塔内腔连通且穿过换热箱的排气管，所述过滤箱靠近换热箱一侧设有滤网，所述换热箱内设有清扫板，所述清扫板通过连杆连接清扫杆；
所述除杂塔一侧安装有往复驱动机构，用于带动清扫板往复运动从而使清扫板和清扫杆分别对排气管和滤网进行清理。
优选的，所述冷凝塔一侧设有与输气管连通的进气口，所述冷凝塔内腔设有中心管，所述冷凝塔内壁与中心管之间设有用于对天然气进行导流的螺旋叶片，所述冷凝塔侧壁底端设有出气口，所述出气口通过管道连接泵机，所述泵机出气端通过管道连接除杂塔，所述冷凝塔底部设有排杂管。
优选的，所述冷凝塔内壁与外壁之间设有冷凝盘管，所述冷凝塔上安装有用于冷凝盘管内冷源输入和输出的导入管和导出管，所述中心管内安装有冷凝管，所述冷凝塔顶部安装有用于冷凝管内冷源输入和输出的两组注入管。
优选的，所述换热箱内腔中部开口尺寸大于过滤箱内腔开口尺寸，所述输气管靠近冷凝塔一侧的开口尺寸大于输气管靠近过滤箱一侧的开口尺寸。
优选的，所述除杂塔内设有至少两组吸附层，所述吸附层内填充有吸附剂，所述除杂塔侧壁顶部设有反冲管。
优选的，所述排气管与除杂塔内腔连通，所述排气管延伸出换热箱顶部的管口处连接有出气管件，位于换热箱和除杂塔之间的排气管外侧设有保温套。
优选的，所述往复驱动机构包括电机和安装在电机的动力输出端上的驱动盘，所述电机安装在安装架上，所述安装架通过螺栓固定在除杂塔一侧，所述驱动盘偏离圆心一侧连接有定位柱，所述定位柱上转动连接有拉杆，所述拉杆远离定位柱一端转动连接滑动柱，所述换热箱底部安装有导向杆，所述导向杆靠近驱动盘一侧设有用于滑动柱滑动的滑槽，所述滑动柱上连接有驱动杆。
优选的，所述换热箱底部设有用于驱动杆滑动的矩形孔，所述驱动杆顶端连接清扫板靠近连杆一端底部，所述清扫板靠近清扫杆一侧连接有与连杆一端铰接的第一安装座，所述清扫杆靠近清扫板一侧连接有与连杆另一端铰接的第二安装座，所述清扫板上设有用于排气管穿过的若干个清扫孔，所述清扫孔内壁连接有清洁垫，所述清扫杆靠近滤网一侧连接有清洁毛刷。
优选的，所述换热箱内腔远离过滤箱一侧设有两组第二导向杆，所述清扫板远离连杆一侧连接有两组与第二导向杆滑动连接的衔接块，所述过滤箱内腔靠近换热箱一侧设有两组第一导向杆，所述清扫杆两端设有与第一导向杆滑动配合的滑孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在进气管和冷凝塔之间设置换热箱、过滤箱和输气管，能对输入的天然气进行换热预冷，增大天然气的流速，且过滤箱内的滤网能对天然气中的大颗粒杂质进行预先过滤，避免后续流动过程中撞击其他部件造成损伤；
本发明中设置有冷凝塔，冷凝盘管和冷凝管均不与天然气直接接触，防止杂质堆积影响冷凝效果，且天然气受螺旋叶片的导向，能与中心管外壁和冷凝塔内壁有效接触，提高对天然气的降温效果；
本发明中设置有除杂塔，能对冷凝后的天然气中的杂质进行再次脱除，且除杂塔内输出的天然气能用于换热，平衡天然气输出时的温度；
本发明各部件设置紧凑，易于拆分，方便后续的维护，便于清理，有效延长装置的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中换热箱的结构示意图。
图3为本发明中冷凝塔内部的结构示意图。
图4为本发明中除杂塔内部的结构示意图。
图5为本发明中换热箱内部和往复驱动机构的结构示意图。
图6为本发明中图5的正视结构示意图。
图中：11、进气管；12、换热箱；13、过滤箱；14、输气管；15、冷凝塔；16、泵机；17、除杂塔；18、往复驱动机构；19、排气管；20、出气管件；21、进气口；22、出气口；23、中心管；24、螺旋叶片；25、冷凝盘管；26、注入管；27、吸附层；28、反冲管；29、安装架；30、电机；31、驱动盘；32、拉杆；33、导向杆；34、驱动杆；35、清扫板；36、连杆；37、清扫杆；38、第一导向杆；39、滤网；40、第二导向杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明实施例中，一种天然气杂质脱除装置，包括冷凝塔15和进气管11，所述进气管11靠近冷凝塔15一侧依次连接有换热箱12、过滤箱13和输气管14，所述冷凝塔15一侧设有用于连接输气管14的进气口21；
所述冷凝塔15出气端连接有除杂塔17，用于对冷凝后的天然气进行再次除杂；
所述除杂塔17顶部设有与除杂塔17内腔连通且穿过换热箱12的排气管19，所述过滤箱13靠近换热箱12一侧设有滤网39，所述换热箱12内设有清扫板35，所述清扫板35通过连杆36连接清扫杆37；
所述除杂塔17一侧安装有往复驱动机构18，用于带动清扫板35往复运动从而使清扫板35和清扫杆37分别对排气管19和滤网39进行清理。
天然气经过进气管11输入后，通过换热箱12进入过滤箱13，初步除杂后经过输气管14后进入冷凝塔15进行冷凝，冷凝后的天然气进入除杂塔17内再次除杂，之后除杂塔17出的天然气能用于换热，平衡天然气输出时的温度。
所述冷凝塔15一侧设有与输气管14连通的进气口21，所述冷凝塔15内腔设有中心管23，所述冷凝塔15内壁与中心管23之间设有用于对天然气进行导流的螺旋叶片24，所述冷凝塔15侧壁底端设有出气口22，所述出气口22通过管道连接泵机16，所述泵机16出气端通过管道连接除杂塔17，所述冷凝塔15底部设有排杂管；排杂管用于冷凝塔15内杂质和水排出，清理时能对冷凝塔15内进行冲洗；
所述冷凝塔15内壁与外壁之间设有冷凝盘管25，所述冷凝塔15上安装有用于冷凝盘管25内冷源输入和输出的导入管和导出管，所述中心管23内安装有冷凝管，所述冷凝塔15顶部安装有用于冷凝管内冷源输入和输出的两组注入管26；冷源能采用水或气体等；
天然气进入冷凝塔15内后，冷凝盘管25和冷凝管内均通入冷源，进入冷凝塔15的天然气经过螺旋叶片24的导向在冷凝塔15内腔流动，天然气中的部分杂质受低温影响凝结在冷凝塔15内腔，冷凝盘管25和冷凝管均不与天然气直接接触，防止杂质堆积影响冷凝效果，且天然气受螺旋叶片24的导向，能与中心管23外壁和冷凝塔15内壁有效接触，提高对天然气的降温效果。
所述换热箱12内腔中部开口尺寸大于过滤箱13内腔开口尺寸，所述输气管14靠近冷凝塔15一侧的开口尺寸大于输气管14靠近过滤箱13一侧的开口尺寸；该尺寸设置，使天然气的气流由粗变细，以加快气体流入输气管14内，之后流入冷凝塔15内。
所述除杂塔17内设有至少两组吸附层27，所述吸附层27内填充有吸附剂，所述除杂塔17侧壁顶部设有反冲管28；吸附剂能针对天然气中需要去除的杂质进行选取填充；除杂塔，能对冷凝后的天然气中的杂质进行再次脱除。
所述排气管19与除杂塔17内腔连通，所述排气管19延伸出换热箱12顶部的管口处连接有出气管件20，位于换热箱12和除杂塔17之间的排气管19外侧设有保温套；除杂后的天然气从排气管19排出至出气管件20，将出气管件20排出的天然气排出至下一加工点，排气管19穿过换热箱12内腔，能使排气管19内低温的天然气与进气管11通入的天然气进行换热，平衡天然气输出时的温度，并对输入冷凝塔15的天然气进行预冷。
所述往复驱动机构18包括电机30和安装在电机30的动力输出端上的驱动盘31，所述电机30安装在安装架29上，所述安装架29通过螺栓固定在除杂塔17一侧，所述驱动盘31偏离圆心一侧连接有定位柱，所述定位柱上转动连接有拉杆32，所述拉杆32远离定位柱一端转动连接滑动柱，所述换热箱12底部安装有导向杆33，所述导向杆33靠近驱动盘31一侧设有用于滑动柱滑动的滑槽，所述滑动柱上连接有驱动杆34；
所述换热箱12底部设有用于驱动杆34滑动的矩形孔，所述驱动杆34顶端连接清扫板35靠近连杆36一端底部，所述清扫板35靠近清扫杆37一侧连接有与连杆36一端铰接的第一安装座，所述清扫杆37靠近清扫板35一侧连接有与连杆36另一端铰接的第二安装座，所述清扫板35上设有用于排气管19穿过的若干个清扫孔，所述清扫孔内壁连接有清洁垫，所述清扫杆37靠近滤网39一侧连接有清洁毛刷；
需要对排气管19和滤网39清理时，启动电机30工作使驱动盘31转动，驱动盘31带动拉杆32活动，使滑动柱在滑槽内往复滑动，从而拉动驱动杆34往复在矩形孔内往复滑动，清扫板35在升降过程中对排气管19外壁进行清理，同时清扫板35通过连杆36拉动清扫杆37对滤网39进行清理，清理后能避免杂质堆积影响排气管19换热效果和滤网39过滤效果。
所述换热箱12内腔远离过滤箱13一侧设有两组第二导向杆40，所述清扫板35远离连杆36一侧连接有两组与第二导向杆40滑动连接的衔接块，所述过滤箱13内腔靠近换热箱12一侧设有两组第一导向杆38，所述清扫杆37两端设有与第一导向杆38滑动配合的滑孔；第一导向杆38和第二导向杆40的设置，能使清扫杆37和清扫板35升降稳定。
本发明的工作原理是：在使用该一种天然气杂质脱除装置时，天然气经过进气管11后进入换热箱12，之后经过滤网39滤除大颗粒杂质进入过滤箱13，从过滤箱13进入输气管14后天然气流速提高进入冷凝塔15内；
冷凝盘管25和冷凝管内均通入冷源，进入冷凝塔15的天然气经过螺旋叶片24的导向在冷凝塔15内腔流动，天然气中的部分杂质受低温影响凝结在冷凝塔15内腔；
在冷凝塔15内冷凝后的天然气经过泵机16的作用输出至除杂塔17内，吸附层27对天然气内的杂质进行吸收；
除杂后的天然气从排气管19排出至出气管件20，将出气管件20排出的天然气排出至下一加工点，天然气在经排气管19后能对输入换热箱12内的天然气进行换热，使输入冷凝塔15前的天然气进行预冷；
启动电机30工作使驱动盘31转动，驱动盘31带动拉杆32活动，使滑动柱在滑槽内往复滑动，从而拉动驱动杆34往复在矩形孔内往复滑动，清扫板35在升降过程中对排气管19外壁进行清理，同时清扫板35通过连杆36拉动清扫杆37对滤网39进行清理。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims (10)

1.一种天然气杂质脱除装置，包括冷凝塔(15)和进气管(11)，所述进气管(11)靠近冷凝塔(15)一侧依次连接有换热箱(12)、过滤箱(13)和输气管(14)，所述冷凝塔(15)一侧设有用于连接输气管(14)的进气口(21)；
其特征在于：所述冷凝塔(15)出气端连接有除杂塔(17)，用于对冷凝后的天然气进行再次除杂；
所述除杂塔(17)顶部设有与除杂塔(17)内腔连通且穿过换热箱(12)的排气管(19)，所述过滤箱(13)靠近换热箱(12)一侧设有滤网(39)，所述换热箱(12)内设有清扫板(35)，所述清扫板(35)通过连杆(36)连接清扫杆(37)；
所述除杂塔(17)一侧安装有往复驱动机构(18)，用于带动清扫板(35)往复运动从而使清扫板(35)和清扫杆(37)分别对排气管(19)和滤网(39)进行清理。
2.根据权利要求1所述的一种天然气杂质脱除装置，其特征在于：所述冷凝塔(15)一侧设有与输气管(14)连通的进气口(21)，所述冷凝塔(15)内腔设有中心管(23)，所述冷凝塔(15)内壁与中心管(23)之间设有用于对天然气进行导流的螺旋叶片(24)，所述冷凝塔(15)侧壁底端设有出气口(22)，所述出气口(22)通过管道连接泵机(16)，所述泵机(16)出气端通过管道连接除杂塔(17)，所述冷凝塔(15)底部设有排杂管。
3.根据权利要求2所述的一种天然气杂质脱除装置，其特征在于：所述冷凝塔(15)内壁与外壁之间设有冷凝盘管(25)，所述冷凝塔(15)上安装有用于冷凝盘管(25)内冷源输入和输出的导入管和导出管，所述中心管(23)内安装有冷凝管，所述冷凝塔(15)顶部安装有用于冷凝管内冷源输入和输出的两组注入管(26)。
4.根据权利要求1所述的一种天然气杂质脱除装置，其特征在于：所述换热箱(12)内腔中部开口尺寸大于过滤箱(13)内腔开口尺寸，所述输气管(14)靠近冷凝塔(15)一侧的开口尺寸大于输气管(14)靠近过滤箱(13)一侧的开口尺寸。
5.根据权利要求1所述的一种天然气杂质脱除装置，其特征在于：所述除杂塔(17)内设有至少两组吸附层(27)，所述吸附层(27)内填充有吸附剂，所述除杂塔(17)侧壁顶部设有反冲管(28)。
6.根据权利要求1所述的一种天然气杂质脱除装置，其特征在于：所述排气管(19)与除杂塔(17)内腔连通，所述排气管(19)延伸出换热箱(12)顶部的管口处连接有出气管件(20)，位于换热箱(12)和除杂塔(17)之间的排气管(19)外侧设有保温套。
7.根据权利要求1所述的一种天然气杂质脱除装置，其特征在于：所述往复驱动机构(18)包括电机(30)和安装在电机(30)的动力输出端上的驱动盘(31)，所述电机(30)安装在安装架(29)上，所述安装架(29)通过螺栓固定在除杂塔(17)一侧，所述驱动盘(31)偏离圆心一侧连接有定位柱，所述定位柱上转动连接有拉杆(32)，所述拉杆(32)远离定位柱一端转动连接滑动柱，所述换热箱(12)底部安装有导向杆(33)，所述导向杆(33)靠近驱动盘(31)一侧设有用于滑动柱滑动的滑槽，所述滑动柱上连接有驱动杆(34)。
8.根据权利要求7所述的一种天然气杂质脱除装置，其特征在于：所述换热箱(12)底部设有用于驱动杆(34)滑动的矩形孔，所述驱动杆(34)顶端连接清扫板(35)靠近连杆(36)一端底部，所述清扫板(35)靠近清扫杆(37)一侧连接有与连杆(36)一端铰接的第一安装座，所述清扫杆(37)靠近清扫板(35)一侧连接有与连杆(36)另一端铰接的第二安装座，所述清扫板(35)上设有用于排气管(19)穿过的若干个清扫孔，所述清扫孔内壁连接有清洁垫，所述清扫杆(37)靠近滤网(39)一侧连接有清洁毛刷。
9.根据权利要求8所述的一种天然气杂质脱除装置，其特征在于：所述换热箱(12)内腔远离过滤箱(13)一侧设有两组第二导向杆(40)，所述清扫板(35)远离连杆(36)一侧连接有两组与第二导向杆(40)滑动连接的衔接块，所述过滤箱(13)内腔靠近换热箱(12)一侧设有两组第一导向杆(38)，所述清扫杆(37)两端设有与第一导向杆(38)滑动配合的滑孔。
10.一种权利要求1-9任一所述的天然气杂质脱除装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、天然气经过进气管(11)后进入换热箱(12)，之后经过滤网(39)滤除大颗粒杂质进入过滤箱(13)，从过滤箱(13)进入输气管(14)后天然气流速提高进入冷凝塔(15)内；
步骤二、冷凝盘管(25)和冷凝管内均通入冷源，进入冷凝塔(15)的天然气经过螺旋叶片(24)的导向在冷凝塔(15)内腔流动，天然气中的部分杂质受低温影响凝结在冷凝塔(15)内腔；
步骤三、在冷凝塔(15)内冷凝后的天然气经过泵机(16)的作用输出至除杂塔(17)内，吸附层(27)对天然气内的杂质进行吸收；
步骤四、除杂后的天然气从排气管(19)排出至出气管件(20)，将出气管件(20)排出的天然气排出至下一加工点，天然气在经排气管(19)后能对输入换热箱(12)内的天然气进行换热，使输入冷凝塔(15)前的天然气进行预冷；
步骤五、启动电机(30)工作使驱动盘(31)转动，驱动盘(31)带动拉杆(32)活动，使滑动柱在滑槽内往复滑动，从而拉动驱动杆(34)往复在矩形孔内往复滑动，清扫板(35)在升降过程中对排气管(19)外壁进行清理，同时清扫板(35)通过连杆(36)拉动清扫杆(37)对滤网(39)进行清理。
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